Сырьевая смесь для изготовления блочного пеностекла и способ его получения

Изобретение относится к области получения термостойкого пеностекла. Технический результат изобретения заключается в повышении термостойкости, снижении энергозатрат за счет сокращения времени отжига. Сырьевая смесь для изготовления блочного термостойкого пеностекла содержит следующие компоненты, мас. %: бой тарного стекла 39,8-59,7; бой медицинского стекла 39,8-59,7; газообразователь 0,5-0,8. Сырьевую смесь нагревают до температуры 825°C с выдержкой 30-40 минут и последующим медленным снижением температуры с 600° до 400°C со скоростью 0,6°C/мин. и быстрым снижением температуры с 400° до 50°C со скоростью 1,0°C/мин. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к области получения блочного термостойкого пеностекла и может быть использовано в атомной технике, промышленности строительных материалов и как теплоизоляционный материал в теплотехнических агрегатах, печах и других установках.

Известны составы пеностекла, включающие использование боя стеклоблоков, боя тарного и листового стекла (Пеностекло. Научные основы. 2008, с. 66, таблица 3.5). Недостатком данного пеностекла является его низкая термостойкость. Пеностекло, полученное из боя стеклоблоков, тарного и листового стекла, не является термостойким при его относительно высокой прочности на сжатие, огнестойкости, химической стойкости и низкой теплопроводности.

Наиболее близким к предлагаемому составу блочного термостойкого пеностекла является состав сырьевой смеси, содержащий молотые стеклобой, газообразователь и кварцевый песок [RU 2411200 С1]. Пеностекло, полученное из смеси предложенного состава, обладает термостойкостью до 350°C. Недостатком данной сырьевой смеси является использование молотого кварцевого песка, что усложняет технологический процесс за счет дополнительных операций по его подготовке.

В настоящее время существует ряд способов получения блочного пеностекла. Так, по патенту RU 2187473 С2 (Суворов С.А., Шевчик А.П., Можегонов А.С., Ли Чы-Тай; от 12.07.2000) блочное пеностекло получают предварительным диспергированием и гидрооксилированием стеклоотходов, усреднением их с вспенивающей смесью (натриевого жидкого стекла, активной сажи, сульфата натрия, активного кремнезема, оксида бора), гранулированием, засыпкой шихты в формы и ее уплотнением, спеканием, вспениванием и закалкой.

Недостатком данного способа является высокая энергоемкость и длительность технологического процесса, что приводит к нестабильности свойств блочного пеностекла, низкой термостойкости.

Известен способ получения блочного пеностекла, включающий нагрев предварительно подготовленной и уплотненной в металлических формах пенообразующей смеси с выдержкой при максимальной температуре 850°C в течение 1 часа, «резкое» охлаждение со скоростью 1, 65°C/мин. - в течение 2 часов, и отжиг в течение 4 часов 44 минут со скоростью в интервале температур 600°-400°C (замедленное охлаждение) и 400°-50°C (быстрое охлаждение), равной 0,11°C/мин и 0,7°C/мин. соответственно (Пеностекло. Научные основы и технология [Текст]: монография / Н.И. Минько, О.В. Пучка, B.C. Бессмертный и др. - Воронеж: Научная книга, 2008. - С. 83, раздел 4.3.1, второй абзац; с. 84, рис. 4.2).

Недостатком данного способа является высокая энергоемкость и длительность технологического процесса, а также низкая термостойкость конечного продукта, ввиду того, что присутствует стадия «резкого» охлаждения, характеризующаяся высокой скоростью.

Задачей предлагаемого способа является повышение качества блочного термостойкого пеностекла.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества блочного пеностекла за счет увеличения его термостойкости.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь, содержащая молотое стекло и газообразователь, при следующем содержании компонентов, мас. %:

бой тарного стекла 39,8…59,7
бой медицинского стекла 39,8…59,7
газообразователь 0,5…0,8

нагревается до температуры в диапазоне 825°C с выдержкой 30-40 минут. Затем следует стадия медленного охлаждения со снижением температуры с 600° до 400°C со скоростью 0,6°C/мин и стадия быстрого охлаждения со снижением температуры с 400° до 50°C со скоростью 1,0°C/мин.

Предлагаемый состав сырьевой смеси для блочного термостойкого пеностекла позволяет получить пеностекло с повышенными значениями термостойкости за счет содержания в нем боя медицинского стекла. Медицинское стекло содержит в своем составе такие компоненты, как ангидрид борной кислоты (В2О3) и оксид алюминия (Al2O3) в повышенных концентрациях, благодаря которым обладает более высокой термостойкостью, относительно составов листовых и тарных стекол. Использование боя медицинского стекла для приготовления сырьевой смеси позволяет вводить в состав пеностекла компоненты, способствующие увеличению его термостойкости (В2О3, Al2O3). При этом компоненты находятся в необходимых концентрациях и состояниях, что позволяет отказаться от дополнительных операций по их подготовке и введению в сырьевую смесь, значительно упрощая процесс производства готового продукта.

Предлагаемый способ получения блочного термостойкого пеностекла отличается сокращением времени вспенивания смеси при повышенных скоростях на медленной и быстрой стадиях охлаждения, что способствует микрозакаливанию конечного продукта, при котором достигаются высокие значения прочности пеностекла, тем самым обеспечивая повышение его термостойкости.

Характеристики компонентов. Для получения пеностекла используют стекло (бой стекла) следующих видов:

- стекло тарное, характеризующееся следующим химическим составом, мас. %: SiO2 - 71,0…72,5; Al2O3 - 2,5…4,0; CaO+MgO - 11,0…13,0; Na2O - 12,0…14,0; SO3 - 0,3…0,5;

- стекло медицинское, характеризующееся следующим химическим составом, мас. %: SiO2 - 74,0…76,0; Al2O3 - 5,0…6,5; CaO+MgO - 1,0…1,4; Na2O - 4,5…6,0; K2O - 1,5…3,0; В2О3 - 6,4…8,4; ВаО - 4,0…4,5.

В составе сырьевой смеси для изготовления пеностекла использован в качестве газообразвателя уголь, характеризующийся следующим химическим составов, %: зола - 4,3…4,7; сера - 0,5…0,8; летучие вещества - 0,5…1,5; углерод - 91,0…93,0.

На первом этапе оптимальное процентное соотношение боя тарного и медицинского стекол в сырьевой смеси определяли экспериментально исходя из значений термостойкости полученных образцов пеностекла (таблица 1).

На втором этапе определяли оптимальные технологические параметры вспенивания для оптимального состава сырьевой смеси (состав №4): температура и время (таблица 2), исходя из значений прочности полученного пеностекла.

На третьем этапе определяли значения скоростей при медленном и быстром охлаждении (таблица 3).

Пример

В качестве исходных компонентов использовали бой медицинского стекла марки XT и бой тарного стекла марки ЗТ-1 в соотношении 1:1 следующих химических составов:

бой медицинского стекла (марка ХТ-1), мас. %: SiO2 - 74,0; Al2O3 - 5,0; CaO+MgO - 1,2; Na2O - 5,0; K2O - 2,8; B2O3 - 8,0; BaO - 4,0;

бой тарного стекла (марка ЗТ-1), мас. %: SiO2 - 71,0; Al2O3 - 3,5; CaO+MgO - 11,0; Na2O - 14,0; SO3 - 0,5.

Пенообразующую смесь готовили путем помола в шаровой мельнице объемом 100 л в течение 4 часов. В шаровую мельницу одновременно с боем стекол марки ЗТ-1 и XT загружали газообразователь (уголь) следующего химического состава, %: зола - 4,7; сера - 0,8; летучие вещества - 1,5; углерод - 92,0.

Готовая шихта имеет следующий состав мас. %:

бой тарного стекла марки ЗТ-1 49,6
бой медицинского стекла марки XT 49,6
газообразователь (уголь) 0,8

После помола металлические формы размером 300×300×300 мм, выполненные из нержавеющей стали толщиной 1 мм, на одну треть заполняли смесью и уплотняли. Вспенивание образцов производили в электрической муфельной печи с силитовыми нагревателями.

Температурный режим печи с ранее определенными оптимальными технологическими параметрами следующий:

скорость подъема температуры - 3,3°C/мин

выдержка при 825°C в течение 35 мин

резкое охлаждение до 600°C

отжиг и микрозакалка:

1) в интервале температур 600-400°C - 0,6°C/мин

2) в интервале температур 400-50°C - 1,0°C/мин

После остывания муфельной печи из нее извлекали металлические формы с блочным термостойким пеностеклом. Далее пеностекло извлекали из форм и подвергали механической обработке. Согласно стандартным методикам проводили испытания образцов пеностекла на прочность и термостойкость, результаты приведены в таблицах 1, 2, 3.

Из таблиц видно, что при заявляемом соотношении компонентов показатели прочности и термостойкости находятся на необходимом уровне. Уменьшение количества боя медицинского стекла приводит к снижению термической стойкости за счет недостаточного содержания в сырьевой смеси компонентов, повышающих термостойкость, а именно B2O3 и Al2O3. Увеличение содержания боя медицинского стекла также приводит к снижению термостойкости пеностекла за счет увеличения количества оксида бария (BaO), который при высоких содержаниях снижает термостойкость стекла и ухудшает механические свойства пеностекла.

Возможно использование пеностекла, полученного из смеси предложенного состава, при температурах до 400°C, что на 50°C выше, чем у прототипа.

1. Сырьевая смесь для изготовления блочного термостойкого пеностекла, включающая молотое стекло и газообразователь, отличающаяся тем, что в качестве молотого стекла используют бой медицинского и тарного стекол, при следующем содержании, мас. %:

бой тарного стекла 39,8…59,7
бой медицинского стекла 39,8…59,7
газообразователь 0,5…0,8

2. Способ получения блочного термостойкого пеностекла, включающий совместный помол компонентов шихты, уплотнение, нагревание, вспенивание, стабилизацию, замедленное и быстрое охлаждение, отличающийся тем, что нагрев шихты осуществляется до температуры 825°C с выдержкой 30-40 минут и последующим медленным снижением температуры с 600° до 400°C со скоростью 0,6°C/мин и быстрым снижением температуры с 400° до 50°C со скоростью 1,0°C/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гранулированному пеноматериалу. Технический результат - упрощение технологии производства пеноматериала с низкой плотностью, равной 100 кг/м3, с возможностью регулирования плотности, размеров и паропроницаемости гранул.

Изобретение относится к производству вспененного мелкогранулированного стеклокерамического материала. Технический результат изобретения заключается в получении мелкогранулированного пеностеклокерамического материала шаровидной формы с содержанием мелких фракций до 1200 мкм не менее 75%, уменьшение насыпной плотности.

Изобретение относится к производству гранулята для изготовления пеностекла и пеностеклокерамики. Технический результат изобретения заключается в повышении однородности и химической активности шихты.

Изобретение относится к гранулированному пеностеклокерамическому материалу. Техническим результатом является повышение качества гранулята, а также упрощение процесса грануляции, снижение энергетических затрат, улучшение условий труда и охраны окружающей среды в процессе производства получаемого полуфабриката.

Изобретение относится к области производства пеностекла. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы для получения пеностекла.

Изобретение относится к составам для пеностеклокерамических гранулированных материалов. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы и снижении энергетических затрат при осуществлении технологического процесса при одновременном увеличении прочности пеностеклокерамических гранул.

Изобретение относится к получению блочного термостойкого пеностекла. Технический результат изобретения заключается в повышении качества конечного продукта, снижения энергозатрат и сокращения времени вспенивания.

Полезная модель относится к производству строительных материалов, а именно к производству гранулированных материалов на силикатной основе, используемых в качестве заполнителя, в частности, легких и особо легких бетонов, а также для насыпной тепло-звукоизоляции.
Изобретение относится к гранулированному пеностеклу. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии производства.
Изобретение относится к пеностеклу. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и однородности крупногабаритного пеностекла, снижении брака и сведении к минимуму процесса механической обработки пеностекла.

Изобретение относится к гранулированному пеноматериалу. Технический результат - упрощение технологии производства пеноматериала с низкой плотностью, равной 100 кг/м3, с возможностью регулирования плотности, размеров и паропроницаемости гранул.

Изобретение относится к производству вспененного мелкогранулированного стеклокерамического материала. Технический результат изобретения заключается в получении мелкогранулированного пеностеклокерамического материала шаровидной формы с содержанием мелких фракций до 1200 мкм не менее 75%, уменьшение насыпной плотности.

Изобретение относится к гранулированному пеностеклокерамическому материалу. Техническим результатом является повышение качества гранулята, а также упрощение процесса грануляции, снижение энергетических затрат, улучшение условий труда и охраны окружающей среды в процессе производства получаемого полуфабриката.

Изобретение относится к получению блочного термостойкого пеностекла. Технический результат изобретения заключается в повышении качества конечного продукта, снижения энергозатрат и сокращения времени вспенивания.
Изобретение относится к гранулированному пеностеклу. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии производства.
Изобретение относится к пеностеклу. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и однородности крупногабаритного пеностекла, снижении брака и сведении к минимуму процесса механической обработки пеностекла.

Изобретение относится к гранулированной пеностеклокерамике. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии, расширении сырьевой базы при получении пеностеклокерамики с высокими эксплуатационными свойствами вплоть до 620-700°С.

Изобретение относится к получению блочного термостойкого пеностекла. Технический результат изобретения заключается в сокращении времени вспенивания, снижении энергозатрат, в повышении термостойкости, прочности пеностекла.

Изобретение относится к комплексной переработке железистых редкометальных руд с получением пористого стекломатериала. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы для получения стекломатериала.

Изобретение относится к области получения блочного термостойкого пеностекла. Технический результат изобретения заключается в повышении термостойкости, прочности конечного продукта, снижении энергозатрат и сокращении времени отжига.

Изобретение относится к производству гранулированного теплоизоляционного пожаробезопасного материала ячеистой структуры. Технический результат изобретения заключается в получении легкого теплоизоляционного гранулированного пористого материала из кремнистого сырья с различным содержанием химически активного аморфного кремнезема. В состав комплексной технологической линии входят конструктивные элементы, взаимосвязанные в единую непрерывно действующую технологическую линию, с последовательно и параллельно установленными приемным бункером-дозатором кремнистого сырья, дробилкой, оборудованием для тонкого измельчения и механоактивации сырья, бункером-дозатором подготовленного сырья, бункером-дозатором газообразователя, бункером-дозатором щелочного компонента, смесителем-гранулятором, сушилкой, печью вспенивания, устройством для отвода отходящих газов, бункером-дозатором разделительной среды, классификатором и складом готовой продукции. 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области получения термостойкого пеностекла. Технический результат изобретения заключается в повышении термостойкости, снижении энергозатрат за счет сокращения времени отжига. Сырьевая смесь для изготовления блочного термостойкого пеностекла содержит следующие компоненты, мас. : бой тарного стекла 39,8-59,7; бой медицинского стекла 39,8-59,7; газообразователь 0,5-0,8. Сырьевую смесь нагревают до температуры 825°C с выдержкой 30-40 минут и последующим медленным снижением температуры с 600° до 400°C со скоростью 0,6°Cмин. и быстрым снижением температуры с 400° до 50°C со скоростью 1,0°Cмин. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Наверх